Модернизированное устройство для анализа и управления параметрами воды плавательного бассейна

Полезная модель относится к устройствам в области водоподготовки и может быть использована для анализа параметров воды плавательных бассейнов, автоматического регулирования и управления ее параметрами. Для обеспечения повышения санитарно-эпидемиологического качества воды устройство содержит датчики электрической проводимости воды, рН воды, Redox-потенциала воды, температуры и уровня воды в плавательном бассейне, уровня химических реагентов в их емкостях, электролизеры-ионаторы с медными и серебряными электродами, ионоселективные датчики ионов меди и ионов серебра в воде, блок управления и дистанционную панель управления. Электрические цепи датчиков имеют гальваническую развязку. Анализ параметров воды и поддержание в ней необходимой концентрации ионов металлов с корректировкой электрической проводимости воды проводится только при работающем циркуляционном насосе. Блок управления электрически связан с датчиками и модулями устройства и управляет модулями исполнительных механизмов.

Полезная модель относится к устройствам в области водоподготовки и может быть использована для анализа параметров воды в плавательных бассейнах, автоматического регулирования и управления ее параметрами.

Известно "Устройство для анализа и управления параметрами воды плавательного бассейна" (патент РФ на полезную модель 101199, приоритет от 18.08.2010 г., МПК G01N 35/00), являющееся аналогом заявляемой полезной модели. Устройство содержит датчик рН воды, датчик Redox-потенциала воды, датчик температуры воды, дистанционную панель управления, датчик уровня воды в плавательном бассейне, датчики уровней химических реагентов в их емкостях, блок управления. Недостатком аналога является необходимость применения опасных для здоровья людей химических реагентов, содержащих хлор, т.к. в результате хлорирования воды происходят химические процессы, в результате которых образуются хлорорганические соединения, обладающие высокой токсичностью и канцерогенностью.

Известна "Установка для обработки воды ионами серебра" (патент РФ на изобретение 2143406, приоритет от 17.03.1998 г., МПК C02F 1/46). Установка содержит электролизер с серебряными электродами, питающий электролизер источник постоянного тока с переключателем полярности электродов, датчик объемного расхода воды, соединенный со стабилизированным по выходу источником постоянного тока, ионометр-корректор, управляемый ионоселективным датчиком ионов серебра, а также блок управления цепью и связанный с ним датчик давления воды в трубопроводе. Упомянутая установка является прототипом заявляемой полезной модели.

В результате проведенного анализа формулы прототипа выявлены его следующие недостатки:

1. установка не обеспечивает уничтожение ряда микроорганизмов, включая спорообразующие бактерии и некоторые виды водорослей, т.к. последние являются устойчивыми к ионам серебра в воде (предельно допустимая концентрация ионов серебра в воде ограничивается величиной 0,05 мг/л, по данным Всемирной Организации Здравоохранения при такой концентрации ионов серебра в воде наблюдается бактериостатический эффект, только при продолжительном воздействии которого происходит уничтожение лишь некоторых бактерий);

2. установка не может обеспечить необходимое стабильное постоянство ионов серебра в воде вследствие того, что требуемый для этого ток ионизации на электролизере (а значит и концентрация ионов серебра в воде) связаны как с подаваемым напряжением на электролизер и геометрическими размерами (площадью) его серебряных электродов (размеры которых изменяются в процессе работы устройства), так и с электрической проводимостью воды, которая может варьироваться в достаточно широких пределах; в связи с тем, что по действующим нормам безопасности подаваемое постоянное напряжение на электролизер не может превышать 12 Вольт, необходимое повышение тока ионизации в значительной мере зависит от электрической проводимости воды, которая никак не учитывается и не корректируется в прототипе;

3. установка не позволяет осуществлять процесс анализа и водоподготовки в комплексной взаимосвязи с параметрами воды (электрической проводимости воды, Redox-потенциала воды, РН воды и т.д.);

4. установка не имеет GSM/Ethernet модуля для ее диагностирования и удаленного управления через локальную или глобальную сеть интернет, что усложняет удаленную диагностику и обслуживание установки прототипа.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение санитарно-эпидемиологического качества воды плавательного бассейна путем автоматизации процесса анализа и управления водоподготовкой, исключающее применение опасных для здоровья людей химических реагентов, содержащих хлор, снижения расхода дорогих металлов электродов в технологическом процессе водоподготовки, упрощение диагностики и обслуживания модернизированного устройства.

Для достижения технического результата, заявляемого в полезной модели, задача решается тем, что устройство содержит датчик электрической проводимости воды, датчик pH воды, датчик Redox-потенциала воды, датчик температуры воды, установленные в системе трубопроводов воды, датчики уровня химических реагентов в их емкостях, электролизер-ионатор с серебряными электродами, установленный в трубопроводе воды на выходе из фильтра воды, электролизер-ионатор с медным электродами, установленный в трубопроводе воды между циркуляционным насосом и фильтром воды, ионоселективный датчик ионов меди и ионоселективный датчик ионов серебра, установленные в трубопроводе воды перед электролизером-ионатором с медными электродами, дистанционную панель управления, датчик уровня воды в плавательном бассейне, блок управления, включающий микроконтроллер, модули усилителей сигналов датчиков, модуль управления и обеспечения безопасности циркуляционного насоса, модуль контроля и поддержания уровня воды в плавательном бассейне, модуль контроля и поддержания температуры воды в плавательном бассейне, модуль контроля и коррекции тока электролизеров-ионаторов с переключением полярности их электродов, модуль счетчиков ионов меди и ионов серебра, модуль контроля и дозировки химических реагентов, модуль часов реального времени, модуль подключения выносной панели управления, модуль GSM/Ethernet для диагностирования и удаленного управления модернизированным устройством через локальную сеть или глобальную сеть Интернет.

Модуль GSM/Ethernet состоит из интерфейса для связи с микроконтроллером блока управления модернизированного устройства, содержащий малогабаритный GSM/GPRS модуль со встроенным GPRS-модемом (см. ссылку в сети Интернет http://www. mt-svstem. ru/index. php?id=73464) для подключения к глобальной сети Интернет, а также Ethernet-контроллер для подключения к локальной сети. Модуль GSM/Ethernet в настоящее время производится и успешно используется в мировой практике (см. ссылки в сети Интернет http://www.acon.ru/index.php?go=Content&id=18 и http://gprs-modem.ru/TELEOFIS_TWIST300.htm). Наличие модуля GSM/Ethernet в модернизированном устройстве позволяет осуществлять его диагностику и удаленное управление через локальную сеть или глобальную сеть Интернет, благодаря чему достигается один из технических результатов в заявляемой полезной модели - упрощение диагностики и обслуживания модернизированного устройства.

Все электрические цепи датчиков имеют гальваническую развязку. Анализ параметров воды и поддержание в ней необходимого уровня ионов меди и ионов серебра проводится только при работающем циркуляционном насосе воды. Микроконтроллер электрически связан со всеми датчиками и всеми модулями устройства, он обрабатывает фактические показания параметров воды, полученные от датчиков, сравнивает их с заданными значениями параметров и управляет модулями исполнительных механизмов.

Полезная модель поясняется фигурой.

Модернизированное устройство для анализа и управления параметрами воды плавательного бассейна содержит датчик электрической проводимости воды 1, датчик рН воды 2, датчик Redox-потенциала 3 воды, датчик температуры воды 4, датчик уровня воды 5 в плавательном бассейне, датчики уровня химических реагентов в их емкостях 6, датчик ионоселективный ионов меди 7 и датчик ионоселективный ионов серебра 8, дистанционную панель управления 9, блок управления, включающий микроконтроллер 10, модуль усилителя сигнала датчика электрической проводимости воды 11, модуль усилителя сигнала датчика рН 12 воды, модуль усилителя сигнала датчика Redox-потенциала 13 воды, модуль усилителя сигнала датчика температуры воды 14, модуль усилителя сигнала датчика уровня воды 15 в плавательном бассейне, модуль усилителей сигналов датчиков уровня химических реагентов 16 в их емкостях, модуль усилителей сигналов датчиков ионоселективных ионов меди и ионов серебра 17, модуль часов реального времени 18, модуль подключения блока дистанционной панели управления 19, модуль GSM/Ethernet 20 для диагностики и удаленного управления модернизированным устройством через локальную или глобальную сеть Интернет, модули исполнительных механизмов (модуль управления и обеспечения безопасности циркуляционного насоса воды 21, модуль контроля и поддержания уровня воды в плавательном бассейне 22, модуль контроля и поддержания температуры воды в плавательном бассейне 23, модуль контроля и коррекции тока электролизеров-ионаторов 24 с переключением полярности их электродов, модуль счетчиков ионов меди и ионов серебра 25, модуль контроля дозирования химических реагентов 26). Электрические цепи всех датчиков имеют гальваническую развязку. Микроконтроллер 10 электрически связан со всеми датчиками и всеми модулями устройства.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы фактических показаний параметров воды плавательного бассейна от датчиков (датчик электрической проводимости воды 1, датчик pH воды 2, датчик Redox-потенциала воды 3, датчик температуры воды 4, датчик уровня воды в плавательном бассейне 5), датчиков уровня химических реагентов в их емкостях 6, а также от датчика ионоселективного ионов меди 7 и датчика ионоселективного ионов серебра 8 в воде, поступают в блок управления на усилители сигналов датчиков: электрической проводимости воды 11, pH воды 12, Redox-потенциала воды 13, температуры воды 14, уровня воды в плавательном бассейне 15, уровня химических реагентов 16 в их емкостях, ионоселективных ионов меди и ионов серебра 17 в воде. Микроконтроллер 10 обрабатывает фактические показания этих параметров, сравнивает их с заданными значениями параметров и управляет модулями исполнительных механизмов (модуль управления и обеспечения безопасности циркуляционного насоса 21, модуль контроля и поддержания уровня воды в плавательном бассейне 22, модуль контроля и поддержания температуры воды в плавательном бассейне 23, модуль контроля и коррекции тока электролизеров-ионаторов 24 с переключением полярности их электродов, модуль счетчиков ионов меди и ионов серебра 25, модуль контроля дозирования химических реагентов 26). Модули исполнительных механизмов включают и отключают исполнительные механизмы:

циркуляционный насос, питательный насос, электромагнитный клапан, электролизеры-ионаторы с медными электродами и с серебряными электродами, автоматический терморегулятор, теплообменники, дозирующие насосы и т.д. Модуль управления и обеспечения безопасности циркуляционного насоса воды 21 контролирует работу этого насоса, не допуская условий перегрузок по току и в отсутствии расходы воды через этот насос. Модуль контроля и поддержания уровня воды в плавательном бассейне 22 управляет работой питательного насоса (или электромагнитного клапана), не допуская его работу в условиях перегрузок по току и в отсутствии расходы воды через этот насос (или электромагнитный клапан), обеспечивает поддержание заданного уровня воды в плавательном бассейне.

При протекании воды между пластинами электродов электролизеров-ионаторов, под действием поданного на них постоянного напряжения, которое может варьироваться от 0,1 до 12,0 Вольт, образуется электрический ток между электродами и связанный с ним процесс электролиза. Вода насыщается положительно заряженными атомами - ионами меди (Сu++) и ионами серебра (Аg++). За время, равное долям секунды, положительно заряженные ионы меди и ионы серебра образуют электростатические соединения на отрицательно заряженных участках поверхности клеток микроорганизмов, находящихся в воде. Процесс деления клеток блокируется (бактериостатический эффект), дальнейшее воздействие (от нескольких минут до несколько часов) ионов меди и ионов серебра приводит к нарушению жизнеспособности микроорганизмов и их гибели в конечном итоге (бактерицидный эффект). Часть ионов меди и ионов серебра насыщает кварцевый песок фильтра, в результате чего он образует дополнительный дезинфекционный элемент, другая часть этих ионов вместе с циркулирующей водой попадает в бассейн. При необходимой концентрации в воде бассейна ионы меди и ионы серебра осуществляют защиту воды в течение продолжительного времени (до нескольких месяцев). Необходимый для дезинфекции уровень концентрации ионов меди в плавательных бассейнах должен находиться в диапазоне 0,50,7 мг/л (предельный показатель для питьевой воды составляет 1,0 мг/л), ионов серебра в диапазоне 0,040,05 мг/л (предельный показатель для питьевой воды составляет 0,05 мг/л). Электрический потенциал грязевых частиц, прошедших через электролизер-ионтатор с медными электродами и образующиеся гидраты меди приводят к тому, что эти грязевые частицы прилипают друг к другу, и укрупняясь, образуют хлопьевидный осадок, задерживаемый в фильтре воды. Количество выделяемых в воду ионов меди и ионов серебра определяется плотностью тока в процессе электролиза, которая в свою очередь, при ограничении напряжения (по нормам безопасности не выше 12,0 Вольт), зависит от геометрических размеров (площади) электродов и электрической проводимости воды.

Для обеспечения качественной работы электролизеров-ионаторов с медными и серебряными электродами модернизированное устройство поддерживает необходимый уровень электрической проводимости воды в диапазоне от 200 мкСм до 1000 мкСм: путем дозирования необходимых химических реагентов (например, водного раствора соли NaCl) - при недостаточном уровне электрической проводимости воды, либо путем обновления воды в плавательном бассейне - при повышении электрической проводимости воды сверх допустимой величины. Это позволяет создать и поддерживать необходимую плотность тока при ограничении напряжения на пластинах электродов - обеспечить необходимое поддержание количества ионов меди и ионов серебра в воде плавательного бассейна, а также снизить расход дорогих металлов электродов. В случае понижения уровней химических реагентов в их емкостях (используемых для корректировки электрической проводимости воды, например, водного раствора соли NaCl) ниже допустимых значений, происходит сигнализация об этом через модуль подключения блока дистанционной панели управления 19 с выводом информации на дистанционную панель управления 9, что позволяет обеспечить своевременное пополнение или замену емкостей этих реагентов. Поддержание необходимого уровня ионов меди и ионов серебра в воде плавательного бассейна проводится по автоматически рассчитанным величинам, исходя из заданных параметров плавательного бассейна (объема бассейна, оценочного количества человек в бассейне, предельно допустимой концентрации ионов меди и ионов серебра в воде, а также на основе значений, определяемых в модуле счетчиков ионов меди и ионов серебра в воде и др.), либо в соответствии с заданной программой. Количество ионов меди и ионов серебра, отдаваемых в воду в единицу времени, пропорционально плотности тока электролиза за ту же единицу времени. Модуль счетчиков ионов меди и ионов серебра 25 накапливает данные о количестве ионов меди и ионов серебра, отданных в воду (в соответствии с током ионизации), что позволяет оценивать степень износа медных и серебряных электродов электролизеров-ионаторов - это способствует повышению надежности работы и упрощению обслуживания модернизированного устройства. В случае аварийного выхода из строя одного или нескольких датчиков, предусмотрена возможность контроля и поддержания уровня ионов меди и ионов серебра в воде с учетом часов реального времени 18 и(или) модуля счетчиков ионов меди и ионов серебра 25, с сигнализацией об этом через модуль подключения блока дистанционной панели управления 19 - выводом информации на дистанционную панель управления 9 и через модуль GSM/Ethernet 20 для диагностики и удаленного управления модернизированным устройством через локальную или глобальную сеть Интернет. Дистанционная панель управления 9 может быть вынесена и установлена в отдельное техническое помещение, позволяет контролировать и управлять работой модернизированного устройства. Сервисная организация, устанавливающая модернизированное устройство для анализа и управления параметрами воды плавательного бассейна, либо обслуживающий персонал плавательного бассейна, могут получать информацию о работе этого устройства и удаленно управлять им благодаря модулю GSM/Ethernet 20 для диагностики и удаленного управления модернизированным устройством через локальную сеть или глобальную сеть Интернет.

Анализ фактических показаний параметров воды и поддержание необходимого уровня ионов меди и ионов серебра в воде плавательного бассейна проводится только при работающем циркуляционном насосе, тем самым обеспечивается качественное распределение ионов меди и ионов серебра во всем объеме воды плавательного бассейна, что исключает вероятность передозировки ионов этих металлов.

Модернизированное устройство для анализа и управления параметрами воды плавательного бассейна, содержащее датчик рН воды, датчик Redox-потенциала воды, датчик температуры воды, датчики уровня химических реагентов в их емкостях, по меньшей мере, один электролизер-ионатор с серебряными электродами, ионоселективный датчик ионов серебра, дистанционную панель управления, датчик уровня воды в плавательном бассейне, блок управления, включающий модули усилителей сигналов датчиков, модуль часов реального времени, модуль подключения блока дистанционной панели управления, модуль GSM/Ethernet для диагностики и удаленного управления устройством через локальную или глобальную сеть интернет, модули исполнительных механизмов, содержащие модуль управления и обеспечения безопасности циркуляционного насоса, модуль контроля и поддержания уровня воды, модуль контроля и поддержания температуры воды, модуль контроля и коррекции тока электролизеров-ионаторов с переключением полярности их электродов, модуль контроля дозирования химических реагентов; микроконтроллер, электрически связанный с датчиками и модулями устройства, обрабатывающий фактические показания параметров воды, полученные от датчиков, сравнивающий их с заданными значениями параметров и управляющий модулями исполнительных механизмов, отличающееся тем, что содержит датчик электрической проводимости воды с цепью гальванической развязки; по меньшей мере, один электролизер-ионатор с медными электродами, установленный в трубопроводе воды между циркуляционным насосом и фильтром воды; ионоселективный датчик ионов меди и ионоселективный датчик ионов серебра установлены в трубопроводе воды перед электролизером-ионатором с медными электродами; электролизер-ионатор с серебряными электродами установлен в трубопроводе воды на выходе из фильтра воды; блок управления содержит модуль счетчиков ионов меди и ионов серебра.